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Hintergrund der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft einen Brennofen zur Verbrennung von Brennmaterial bestehend aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Holz, vornehmlich Holzschnitzel, oder Kohle oder Biomasse oder Müll bzw. eine Mischung daraus.
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Seit geraumer Zeit sind Brennöfen im Einsatz, die Brennmaterial verbrennen, das weder Öl noch Gas ist, sondern im Wesentlichen aus nachwachsenden Rohstoffen, wie Holz, besteht. Zudem sind derartige "Holzöfen" in der Lage, auch andere feste Brennstoffe wie beispielsweise Kohle oder Biomasse oder Müll zu verbrennen.
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Derartige Brennöfen weisen einen Kesselkörper mit einem Brennraum auf, in dem die Verbrennung stattfindet, wobei der Kesselkörper eine Umwandung aufweist, in der eine Eintrittsöffnung für das Brennmaterial sowie eine Austrittsöffnung zur Ausbringung des Abgases aus dem Brennraum ausgebildet sind.
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Um das durch die Eintrittsöffnung zugeführte Brennmaterial zu verbrennen, ist ein Brennrost vorgesehen, auf dem das Brennmaterial zunächst vergast und anschließend verbrannt wird, wobei die zur Verbrennung notwendige Verbrennungsluft aus einem Luftkanal gespeist wird und die Verbrennungsluft mittels eines Gebläses in den Luftkanal eingeblasen wird.
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Oberhalb des Brennrostes ist in dem Kesselkörper ein Abgaskanal ausgebildet, der sich ausgehend von dem Brennrost durch den Brennraum erstreckt, wobei oberhalb des Brennrostes eine weitere Verbrennung von Gaspartikeln, insbesondere von Kohlenmonoxid-Partikeln, erfolgt und dadurch eine Umwandlung in CO2-Partikel bzw. -Molekühle erreicht werden soll.
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Derartige Brennöfen sollen einen breiten Betriebsbereich aufweisen können. Dies einmal, um unterschiedliche Wärmeleistungen und damit Energieleistungen liefern zu können, welche von einer schwankenden Nachfrage abhängen, wie beispielsweise unterschiedlicher Tagesbedarf, Jahreszeitenbedarf etc. Weiterhin besteht bei herkömmlichen Brennöfen gerade im Niedriglastbereich das Problem einer unzureichenden Verbrennung bzw. kann ein Niedriglastbereich überhaupt nicht realisiert werden.
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Soll der Brennofen, wie oben angegeben, für unterschiedlichste Brennmaterialien einsatzfähig sein, so müssen sehr unterschiedliche Brennleistungen mit dem eingesetzten Brennrost verwirklicht werden.
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Zugrundeliegende Aufgabe
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Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen Brennofen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit dessen Brennrost eine erheblich effizientere Wirkungsweise erzielt wird, und der in jeder Betriebssituation eine zufriedenstellende Verbrennung des Brennmaterials ermöglicht.
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Erfindungsgemäße Lösung
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Dadurch, dass der Brennrost wenigstens zwei Brennkammern aufweist, deren Luftversorgung einzeln steuerbar ist, wird eine fein steuerbare Verbrennung des auf dem Brennrost sich befindenden Brennmaterials erreicht. Die Brenntemperatur der Brennkammern kann unterschiedlich eingestellt werden und einzeln an das Brennmaterial angepasst werden. So kann auf sehr einfache Weise auf die unterschiedlichen Betriebszustände, wie beispielsweise Startphase des Brennofens, Niedrigenergiestufenbetrieb bzw. generell geforderte Leistung des Brennofens, Feuchtigkeit des Brennmaterials, Menge des Brennmaterials, Art des Brennmaterials, etc. durch unterschiedliche Steuerung der Luftversorgung in den einzelnen Brennkammern reagiert bzw. Einfluss genommen werden.
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Vorteilhafterweise sind hierzu die Brennkammern einzeln gegeneinander abgegrenzt.
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Zur Verfeinerung der Steuerung bzw. bei größeren Bauformen des Brennofens sind vorteilhafterweise drei oder mehr Brennkammern vorgesehen.
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Das nicht verbrannte Brenngut wird am Ende des Förderweges des Brennrostes in einem Brenngutschacht gesammelt und kann vorteilhafterweise mittels einer Fördereinrichtung, insbesondere einer Förderschnecke aus dem Brennraum ausgebracht werden.
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Vorteilhafterweise werden die einzelnen Brennkammern mit Zuluft über den Zuluftkanal versorgt, wobei die Zuluftmenge über wenigstens ein Ventil je Brennkammer gesteuert zuführbar ist.
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Weiterhin sind mit Vorteil die Ventile mit einem motorisch betriebenen Schieber, insbesondere einem Dreh-Schieber betätigbar.
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Kurzbeschreibung der Zeichnungen
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Weitere Einzelheiten, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:
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1 eine perspektivische, schematische Schnittansicht eines erfindungsgemäßen Brennofens,
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2 eine gerade Schnittansicht des Brennofens gemäß 1,
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3 eine perspektivische Teilschnittansicht auf die Einlassseite des erfindungsgemäßen Brennofens von 1 und 2 u. a. gemäß der Linie D-D von 2 und
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4 eine perspektivische Ansicht von hinten auf die Außenseite der inneren Wand der Umwandung des erfindungsgemäßen Brennofens von 1 und 2 mit schematisch dargestellter Austrittsöffnung.
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In den Figuren sind gleiche Elemente mit denselben Bezugsziffern bezeichnet.
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Detaillierte Beschreibung des Ausführungsbeispiels
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In 1 ist in perspektivischer Ansicht der erfindungsgemäße Brennofen 1 in perspektivischer Darstellung dargestellt. Er weist einen Kesselkörper 2 auf, der einen Brennraum 3 umgibt. Der Kesselkörper 2 weist eine Umwandung 5 auf, die den Brennraum 3 vollständig umgibt.
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In der Umwandung 5 ist eine Eintrittsöffnung 6 vorgesehen, die für das Zuführen des Brennguts dient, welches in dem Brennofen 1 verbrannt werden soll. Wie aus 1 ersichtlich, ist weiterhin eine Austrittsöffnung 7 vorgesehen, die dazu dient, das Verbrennungsgas einem entsprechenden Wärmetauscher (nicht dargestellt) zur Verfügung zu stellen.
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Hinter der Eintrittsöffnung 6 für das Brenngut ist ein Brennrost 9 vorgesehen, der als Vorschubrost ausgebildet ist, und hierzu horizontal bewegliche Auflageflächen 11 für das Brenngut aufweist. Zumindest ein Teil der Auflageflächen 11, beispielsweise jede zweite, ist mittels geeigneter Antriebseinrichtungen hin- und herbewegbar, so dass das eingeführte Brennmaterial von der Eintrittsöffnung 6 entlang des Brennrostes 9 bewegt wird.
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Der Brennrost 9 weist im dargestellten Ausführungsbeispiel gemäß 1 drei Brennkammern 13, 15 und 17 auf, deren Luftversorgung einzeln steuerbar ist, um so eine angepasste Verbrennung von Brenngut zu ermöglichen.
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Die sich hin und her bewegenden Auflageflächen 11 fördern das Brenngut auf dem Brennrost 9 abwärts, und nicht verbranntes bzw. verglühtes Brenngut fällt in einen Brenngutschacht 19, in dem eine Förderschnecke 21 angeordnet ist, die das unverbrannte Brenngut, im Wesentlichen in Form von Asche, seitlich nach Außen außerhalb des Brennofens 1 führt.
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Das auf den Auflageflächen 11 liegende Brenngut bzw. das oberhalb der Auflageflächen schwebende Brenngut wird dort verbrannt bzw. verglüht und die Verbrennungsabgase steigen in einem Abgaskanal 23 nach oben.
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Der Abgaskanal 23 hat eine mäandrierende Ausbildung, die dadurch erzeugt wird, dass oberhalb des Brennrosts 9 eine schräg nach oben sich erstreckende Zwischenwandung 25 vorgesehen ist, die eine Öffnung 27 freilässt, oberhalb der eine weitere Zwischenwandung 29 vorgesehen ist, von der wenigstens ein Teil sich wie der schräg nach unten erstreckt, um das Abgas in dem Abgaskanal 23 wieder (leicht) nach unten zu leiten. Oberhalb der Öffnung 27 befinden sich in der Umwandung zum Brennraum 3 gegebenenfalls verschließbare Öffnungen 32, durch die zusätzliche Verbrennungsluft eingebracht werden kann. Der Öffnungsgrad der Öffnungen 32 kann veränderbar sein, je nach Bedarf von zusätzlicher Verbrennungsluft.
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Gelenkt von der Zwischenwandung 29 erreicht das Abgas einen weiteren Verbrennungsabschnitt 31, in dem durch vorzugsweise steuerbare Öffnungen 33 weitere Verbrennungsluft zugeführt wird. In dem Verbrennungsabschnitt 31 erfolgt auch eine Entaschung dadurch, dass Aschepartikel in einen Entaschungsbereich 35 absinken können und mittels einer Förderschnecke 37 aus dem Brennraum 3 wieder ausgebracht werden können.
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Durch Zuführen von Verbrennungsluft durch die Öffnungen 33 wird insbesondere Kohlenmonoxidanteil des Abgases weiter verbrannt, wodurch Kohlendioxid entsteht, das über eine Öffnung 39 zwischen Zwischenwandung 29 und Umwandung 5 den Abgaskanalabschnitt 40 erreicht von wo es zu der Austrittsöffnung 7 gebracht wird und dort der weiteren Verwendung, insbesondere einem Wärmetauscher, zugeführt wird.
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Die Verbrennungsluft wird dem Brennofen 1 mittels eines Gebläses 41 zugeführt und gelangt von außerhalb in einen um den Brennraum 3 zirkulierenden Luftkanal 43, der in der Umwandung 5 ausgebildet ist, bis zu dem Brennrost 9. Hierzu weist die Umwandung 5 eine äußere Wand 45 und eine innere Wand 47 auf, die sich beabstandet von der äußeren Wand 45 erstreckt. Durch die in der Umwandung 5 zirkulierende, von außen über das Gebläse 41 zugeführte Umgebungsluft kann diese als Verbrennungsluft einerseits bis zur Verbrennung aufgeheizt werden, was deren Wirkungsgrad deutlich erhöht, wobei sie gleichzeitig die Umwandung 5 kühlt, was zusätzliche Kühlmittel, insbesondere flüssige Kühlmittel einspart.
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In 2 ist ähnlich zu 1 der erfindungsgemäße Brennofen 1 in Schnittansicht dargestellt. Insbesondere wird hier der mäandrierende Verlauf des Abgaskanals 23 oberhalb des Brennrosts 9 über die Öffnung 27 zu dem Verbrennungsabschnitt 31 und von dort zur Austrittsöffnung 7deutlich und auch die einzelnen Brennkammern 13, 15 und 17 sind deutlich erkennbar.
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3 zeigt den erfindungsgemäßen Brennofen 1 in perspektivischer Ansicht und geschnitten entlang der Linie D-D von 2, wobei im Bereich des Brennrostes 9 die Umwandung 5 noch weiter ausgespart ist.
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4 zeigt die Außenseite der inneren Wand 47 der Umwandung 5 des erfindungsgemäßen Brennofens 1 in einer perspektivischen Ansicht von der Rückseite. Dort sieht man auch die Welle 22 der Förderschnecke 21 und die Welle 38 der Förderschnecke 37.
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Mithilfe dieses zirkulierenden Luftkanals 43 wird die Umwandung 5 des Brennofens 1 gekühlt und folgende weitere erhebliche Vorteile erreicht. Aufgrund des Wärmetauscheffekts zwischen dem heißen Brennraum 3 und der über den oberen Abschnitt 49 eingeführten Verbrennungsluft, die als Kühlluft der Umwandung 5 dient, wird die Verbrennungsluft erheblich aufgeheizt, bevor sie dem Brennrost 9zugeführt wird. Dies führt einerseits zu einererheblich verbesserten Verbrennung und andererseits wird die durch die Verbrennung im Brennraum 3 abgestrahlte Wärme der einströmenden Verbrennungsluft zugeführt, wodurch ein deutlich verbesserter Verbrennungsprozess verwirklicht wird, der sich durch deutlich verringerte Energieverluste auszeichnet. Die im Stand der Technik bisher notwendigerweise vorgenommenen aufwändigen Kühlmaßnahmen können entfallen.
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Wie aus den 1 bis 4 ersichtlich, wird die Zuluftmenge an Verbrennungsluft in die einzelne Brennkammer 13, 15 und 17 vorteilhafterweise gesteuert durch Ventile 55, die Öffnungen 57 in der inneren Wand 47 des Zuluftkanals 43 mittels drehbaren motorisch betriebenen Ventilschiebern 61 öffnen bzw. verschließen können. Die Ventilschieber 61 sind drehbar auf einer Welle 63 angeordnet und deren Drehung wird mittels eines steuerbaren Motors 65 über ein Getriebe 67 vorgenommen.
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So wird ersichtlich, dass jede Brennkammer 13, 15 und 17 individuell mit Verbrennungsluft aus dem Zuluftkanal 43 versorgt werden kann und somit eine optimale Brennleistung ermöglicht wird.
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Mithilfe von zusätzlichen Zuluftkanälen 53 kann die weitere Verbrennung auch des Abgases im Brennraum 3 optimal gesteuert werden, je nachdem, welche Leistung von dem erfindungsgemäßen Brennofen 1 gefordert wird. Dabei kann durch entsprechende Ansteuerung der die Ventilschieber 61 betätigenden Motore 65 eine optimale Zuluftsteuerung und Anpassung an die geforderte Brennleistung auch über den Zuluftkanal 53 erreicht werden.
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Der erfindungsgemäße Brennofen zeichnet sich vorteilhafterweise durch einen Brennrost aus, der einerseits eine optimale Brennleistung ermöglicht und in Zusammenhang mit seiner Brennofenstruktur andererseits keine oder nahezu keine Schadstoffe nach der Verbrennung abgibt, sondern praktisch nur CO2 als Abgas vorliegt. Somit ist der Brennofen der vorliegenden Erfindung den Brennöfen des bisherigen Standes der Technik weitaus überlegen.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Brennofen
- 2
- Kesselkörper
- 3
- Brennraum
- 5
- Umwandung
- 6
- Eintrittsöffnung
- 7
- Austrittsöffnung
- 9
- Brennrost
- 11
- Auflageflächen
- 13
- Brennkammer
- 15
- Brennkammer
- 17
- Brennkammer
- 19
- Brenngutschacht
- 21
- Förderschnecke
- 22
- Welle
- 23
- Abgaskanal
- 25
- Zwischenwandung
- 27
- Öffnung
- 29
- Zwischenwandung
- 31
- Verbrennungsabschnitt
- 32
- Öffnungen
- 33
- Öffnung
- 35
- Entaschungsbereich
- 37
- Förderschnecke
- 38
- Welle
- 39
- Öffnung
- 40
- Abgaskanalabschnitt
- 41
- Gebläse
- 43
- Luftkanal
- 45
- äußere Wand
- 47
- innere Wand
- 49
- oberer Abschnitt
- 53
- Zuluftkanäle
- 55
- Ventile
- 57
- Öffnungen
- 61
- Ventilschieber
- 63
- Welle
- 65
- Motor
- 67
- Getriebe
